化工原理王志魁第四版课后答案2.pdf

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1、KM1 1 水 中 溶 解 0.05kmol C Q.试 求 溶 液 中 C O；的摩尔分数.水的密度为1 000kg m 二解 水 1 0U 0k&r n3=kr nol m,ioC O.的摩尔分数/=-8.99X 1 0 0.05+号I o（0-2 J 在压力为1 01 3 251%,温度为25工条件下.甲醉在空气中达到饱和状态,试求：（1）甲）的饱和蒸气压加：（2）空气中甲醉的组成.以摩尔分数y、质量分数卬、浓度质量浓度小发示.解（D 甲醇的饱和蒸气压力：相 成=1 97 3 6 2第晨6以=1 6.9kPa（2）空气中甲醇的组成摩 尔 分 数 产 建 装=6 7/k 八刈 0.1 6

2、7 X 3 2_ _ _ _ _ _ _ _ _ _八质 量 分 数-0.1 6 7 X 3 2+（I 0.1 6 7）X 29-1 1 8 1浓 度，、=缺 ,二 滂Q.=6.8 2 X 1 0 kmol ml I o.o 1 4 A质量浓度 ps=c Ms=6.8 2X 1 0 X 3 2=0.21 8 kg m:l流体的压力 1-1 容 器 A中的气体表压为6 0k P a.容 器 B中 的 气 体 真 空 度 为 1.2X 1 0*P a.试分 别 求 出 A.H一容器中气体的绝时压力为若干帕.该处环境的大气压力等于标范大气压力.解标准大气压力为1 01.3 25kp 建容器 A 的绝

3、对压力 pA 1 01.3 25+6 0=1 6 1.3 25 kPa容器 B 的绝对压力 外,=1 01.3 25 1 2=8 9.3 25 kPa 1-2 某设备进、出 口 的 表 压 分 别 为 1 2kPa和 1 57 k P a.当地大气压J为 1 01.3 kPa.试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕.解 进口绝对压力 04=1 01.3 1 2=8 9.3 kPa出 口绝对压力 A s =1 01-3 +1 57=258.3 kPa进,出口的压力若 A O=1 57 -101.3 4-5.5-106.8 k P a(绝对压力)混介气体的冷尔质业M.=2 乂0.

4、4+2 8 X0.2 +2 8 乂。.3 2 +44X0.u 7+16 乂0.01-18.6 k g/k mo l(D混合气体在操作条件下的密度为P nR T106.8 -z 18.6K.3 11 3 13u.7 6 3 k g/m(2)混合气体V=6000m1.$尔体积为业 一号 上m/k mo l小 u.混合气体的信为6 U U O/。.7 6 318 7 662 I K k n ml 1-6如习题1-6 附图所示有一谈封闭的管子.一人若T水后.倒插人常温水槽中,管中水柱较水梢液面高出2 m 当地大气压力为1 03.2kPa.试求：M 1 01 200-1 000X 9.8 1 X 2=8

5、 1 58 0 Pa（绝对压力）管了上端空间的表压外Px=l 9大气压力=8 1 58 0-1 01 200-1 96 20 Pa（3）管子上端空间的真空度隰1 96 20）=1 96 20 Pa（1）侑内为四氯化碳.管中液柱高度为h=ML常温下四氯化碳的密度.从附录四也得为p 1 5 9 4 k g/m,，1 0 0 0 X 2 ,*hr 若将水换成四氯化碳.习题1 0W I3 1-7在2，条件卜.在试管内先装入12cm高的水银.再在其L面装人5cm而为水水银的密度为12553 =2 9.4 k P a (去压)液体密度=1 2 5 0 k g m .指示液密度p-M 0 U k g m压

6、差 计 读 数R=?在 等 压 面1 f t Px=pm =+(3.2 l+/i +R)p*户；=户+(3.2-2+1+人)陷+%,/+(2.2+/i +R)p g =。+(2.2 +/i)p gF i p_.nR 黑 p，0)=0因 g(p,p)羊0、故 R =0(2)ps=p +(3.2 2)pg =2 9.4 X 1 0 +1.2 X 1 2 5 0 X 9.8 1 =4 4.1 X 1 0 P a 1-9 如习题卜9附图所示的测压差装置,ru形压差计的指示液为水银.其他管中皆为水.后指小液读数为R=1 3 0 m m,试求A,B两点的用力差.解等压而1 1仍f i t =P、H pR从

7、-pH(0.3+H+R)。*+R p j1K曲以上三 式.得以 一 仰=辱 凶(0.5+R)w；已知 R=0.1 5 m,()i 1 3 6 0 0 k g m 如 ph 0.1 5 X 1 3 6 0 0 X 9.1 (0.5+0,1 5)X 1 0 0 0 X 9.8 1=1 3.6 4 X 1 0 3=1 3.6 4 k P a(1-1 0 1 常温的水在如习题1 1 0 附图所示的管路中流动,为测址A、B两截面间的压力差.安装了两个串联的U形管压差计.指示液为汞“测压用的连接管中充满水.两U形管的连接恰中 充满空气.占测压前两u形压差计的水银液而为同,高度，试推导A,B两点的压力差AP

8、与液柱压力计的读数R,R 之间的关系式.解 设测压前两U形压差计的水银液面,用输水管中心线的距离为H.在等压题2 2 处p：-p,+(H +y )j OS H R：P/M T:)0 Wp；=p u +(H 等 卜N+R|O 3因。:一戌，由上两式求得%加=(R+R.)仙 也 产)*因 pL3故Ps z：=M+R)(p*陵)*1-1 1 为了排除煤气管中的少量积水,用如习题111附图所示水封设裙,使水由煤气管路卜的垂K管排出.已知煤气压力为10kP“（表压3减计算水只管插入液血下的深度/.最小应为若干米,P=MkPM 表限、p_ 1 0 X 1 0 1 明 1 0 0 0 X 9.8 1习题 1

9、-11 K-IW-1.0 2 m流明流述 1-1 2 储度为出帆m速感体.在内径为6（）m m的割嗡送球处.若轴邃为0.8m s,试求祓液体的体触枇（n”h）,质世流:kg s）与质旭讹速_ kg.（n i s）.II 体积H（/v=Y/-u=-y/f.i；6 A（）.8=2.2 6X 1I I r n s=8.1,l nf h（2）质量流量（/v（o 2.2 6X 10 1 X 1800=ll.0 kg s（3）质血速 w=j=1-07=1440 kg/（mJ s）1 5X 0.06，1-13 M也113附|知所小的盒管式换热需只：内管为,3 3.加m X 3.2 5m m,外 管 为60m

10、 m X 3.加内管中有密度为 k&m流址为沁X）W h的冷曲Me流动,内、外 管 之间的环脑组对压力为0.5MR 1,进、出口平均温度为01.潞量为160kg h的 气 体 比 动。在机准状轩0）匚10L3 2 5kPa）,气体的密度为1.2质心试求游和盐水的流速解 液 体（0=1150 kg/t n,内 管 内 径 4=3 3.5 3.2 5X 2=2 7m ni=0.02 5 m池 植 蜥 加 3 01%h体机阳崎产蒜 加h田必%，5000/1150.流速“a=-=-=2.11牛咻 3600 X 4 X0.027-飞 体 质 量 流 量 九一 160 kg h密 度 外=L 2 X端翳=

11、5.92 kg m体 积 流 量”.一掷m h习 期 1-11附图流速160/5 921-1 4 如习题114附图所示.从:管向两支管输送201的水.要求主管中水的流速约为1.0m s,支管1与支管2中水的流量分别为20t h Aj 10t h试计算主管的内径,并从无提钢管规格装中选择合适的管径,最后计算出主管内的流速.解 水，r=2)X.,p=998.2kg tnlOOO kg ni主管的-f it%=+或；=20+10=30t/h=30X 10*kg/h体枳流愤-i ：=30m l h流速u f.O m s p 1UU。管H d=k：K.1.，=/0 3 m=1。3 mmJ 3600 X

12、彳 选挣108nniiX4 nnn无缝钢管,内径为J=lOOtunu主管内水的流速“=*3 b O O=3 0,3 6 00=1.06 rn s4/4 x（o.1）:4 4连续性方程与伯努利方程【卜15】常温的水在如习题1 13 附图所示的管路中流动 在俄向1 处的流速为O r u s.管内径为2 0 0 m m.截面2 处的管内径为100m m。由于水的压力，截面1 处产生1 m鬲的水柱”试计芹在截面1 1 2 之间所产生的水柱高度差A 为 多 少（忽略 从 I到 2处的压头损失）？解 /1 0.5 m sdx=().2 nu d：=0.1 m如=“i(我)=0 5X(2)i=s2 Tn s

13、P _|_lt _p 2 P 2小 P_ U.%-L-P 2 2-1.875Z 尸私 p；=L 875to=I.875 X1000=1875 Pa18751000X 9.81一。,1911n=191 m m7习题卜15附图习题W 6 附图另 计 亢 法电工A=P I2-0.5-2X9.Hl=0.191 m计算液算液度时，用 后 方法简便.1-1 6 在习题1 16附图所示的水平管路中.水的流山为2.5L的巳知管内径45cm.4=2.5 cm,液柱高度九=1 m,若忽略压头损失,试计算收缩截而2 处的铮压头.解 水的体积流量+2X9.81 T +2X9.81截面2处的静压头A =0.218m水柱

14、负他去示该处表压为负值,处于真空状态.1-17如习题1 17附图所小的常温下操作的水槽.下而的出水管直径为e57nmiX3.5m m.当出水阀全关闭时,压力表读数为3O.4kPa.而阀门开启后，EE力表读数降至20.3kPa.设压力表之前管路中的压头损失为0.而水柱,试求水的流量为多少m h习甄 1-I7MIS8解 出水阀全关闭时,压力表读数30.4kPn（表压）能反映出水槽的水血加出水管的高度/，,30.IX 10 1)X9.813.1 in阀门开启后.压力我读数=2）.3kPa（表压）从水梢表面至&力表处的管截血列出伯努利方程，以求；li水管的流速”乙=+#+H仰2KZ=A=3.Im*H

15、i=0.5m 水柱20.33:1OX9.81 2X9.81，u.-3.23 m s J=0.05 m水的流量=4x/抖=L 4 6 m s水的流量%.=3M：.=JX(0.05),X I.46=2.87X10 3nf/s=10,3 n?/h(2)7*=(1 0.2)(/v=1.2 a=l（）.4 kPa（表压）1-2 1 (温度为2 0 1 及6 01 c 时,从附录一得水与空气的黏度各为多少?说明黏度与温度的关系.解 2 01水 1.005 X1 0-P a s空气 1 8.1 X1 0 sP a s6 010.4 6 9 XH)P；I-s2().1 X 1 0-P a s水的温度高,粘度小

16、；空气的温度高，粘度大.雷诺数与流体流动类型1-2 2 2 5 1 的水在内径为5 0 m m 的直管中流动,流速为2”卜.试求宙诺数，并判断其流动类型.解 2 K.水的钻度“=0.8 9 3 7 X 1 0 P a .s.密度 p=9 9 7 k g r n .管内径 d =().05 m.流速=2 n i sR，=詈器色性L 12X 1-0 湍流1-2 3 (l)温度为2 Z .流量为4L、的水,在两 7 m m X3.5mm的直管中流动,试判断流动类型；(2)在相同的条件下,水改为运动药度为4.4 c n r，的 油.试判断尺动类型.解(1)c/=0.05 m,qv=4 X1 0 m s

17、,/=l.()05 X1 0 P a s./=9 9 8.2 k g/m5流速 =-10-,-=2.i 3 8 m fd：4 x(0.05),4 4雷 诺 数 R 山%塔除甥爷警=1.01 X1。I，皿 为湍流fi L UU3 K J.U v=4.4 c n r 4.4 X1 0 n r.s田 诺 数-虫/2 3 2 V2 000为层流u q.k(1-2 4 2 0 T 的水在以19mmX 6mm的宜管内流动.试求：(1)管中水的流气由小变大，当达到多少m/时,能保证开始转为稳定湍流；(2)若管内改为运动黏度为0.1 4 c mS 的某种液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少？解(1)

18、水，2 0X.p=9 9 8.2 kR i n1,=1.005 X 1 0 P a s.d=0.2 07 n i11Rr,e d up.c 2 0.270XUX998.2 I-f体积流多 9V=J-u 0.14X10管内流体流动的摩擦阻力损失1-2 5 如习题1-25附图所示.用U形管液柱压聋计测量等亶径管路从截面A到截面B的摩擦损失 儿”若流体密度为少指小液密度为.，压龙计读数为R；试推导出用读数R计算摩擦损失;儿的计算式.解 从截而A到一曲B列仰努利方程,假而A为基准面.则得=H g+/i,)=、B=Hpg+pE%(1)液柱压差计1 1为等压而a、+R怦=%+以便-即出(2)%=RP、p)

19、*+HpK由 式(1)与 式(2)得1叱 小P此式即为用U形管压差计测於流体在两截面之间流动的縻擦损失的计算式.,1-2 6 如习题1 26附图所示.有两7mmX3.3mm的水平性与垂匕管，其中有温度为201的水流动.流速为3m.s.在截面A与截而B处在安装 个弹簧压力表，两截面的距离为6 m,管壁的相对粗能度 d=0.0 0 4.试问这两个直管上的两个弹簧压力我读数的弗值是否相同?如果不同,试说明其原因.习8n-26附 图如果用液柱压差计测量压力差,则两个直管的液柱压力计的读数R是否相同?指示液为汞,其密度为13600kg n f.解巳知管内径d=0.0 5 m.水的温度/=201密度 p=

20、998.2kg,n1.黏度=l.004X10 P a-s,流速 t/=3m-雷 诺 数&=%=。；:警49X10；湍流1.004 X 10管壁相对粗粗度5 0,004a背得摩擦系数A =C.0293这两个空管的摩擦损失相同,为A.=A-=0.0 2 9 3 X rX i-=1 5.8 J kg弹簧压力表读数之差值水平管在A,B两截而列伯努利方程*Z“+&+,=*ZB+曲+学+/,p L p L因 Z Z|i,A ”H，故得px PH=，=998.2X15.8=15770P；i=15.77 kPn 垂直管在A、B两截面间列加努利方程,以截面为基准面,ZA=0,ZH=L=6IH W.=M H区 曲

21、+儿P P八，咏ZB+“L=998 2X9 81X6+998.2X158=7453OP“=74 33 kPa13上述计算结果表明，乖直管的P，、PH大 水平管的.这是因为潞体在垂直管中从下向上泡动时,位能增大而静压能减小,（2）U形管液U压薨计的读数R 水 平 管 与前皿同,由由努利方程得“、_ P产 曲（a）另从U形管压差计等压面处力的平衡,求得%+牺=他+跖KR二丁 加、（b）大 件p）山式（a）与式（b）,求得R=g（p）=9.81 X ai oo i.2）=1 2 76 t 衣杜=1 2 7.6 m m 米 杜 垂直管与曲面相同，由f唠和方程得PA一饱=网1，+必（另从U形管压差计等晒

22、处力的平街,求得一+即8=加+1陷+即*R=PP L,（d）R（PP）由式（c）与式（i）求得g1”）从上述推导可知,垂直管与水平管的液柱压港计的读数R相 同.疔/读 1R值,就可以分别用式（b）及 式）求得水平管及垂立管的9、弧）.1-2 7 有一输送水的等直径（内径为d）垂直管路.在相距H高度的两截面间安装U形管液柱压差计.当管内水的潦速为u时,测得压差计中水根指示液读数为R当流速山 增 大 到 时，试求大差计中水银指示差读数R 是 R的多少倍。设管内水的流动处J 制植管完全消海区.解 从习廖2-2 5 与习题2 2 8可知，U形管液柱压差计的读数R与两截面间流体流动的摩擦损失九成正比即R

23、 oc h.又知道 在粗粗管完全湍流区为阻力平方区，即摩擦损失加号流体流速”的平方成正比./华/.由上述分析可知Rxu因此皆=J R=RR w u【卜28】水的温度为1 0 V,流域为3 3 O L h.在直径户7 m m X 3.3 m t u、长 为 1 0 0 m 的直管巾流动.此管为光油管.（D试计算此管路的为拣损失；（2）若流量增加到99O L I-试计算其摩擦损失.解 水在 1 0 t 时的密度 p=999.7 k g 钻度“=1.3 0 6 X 1 0 Pa s.J-0.0 3 m.I-1 4100m.光涓管。(1)体积流於为,=33OL h=O.33向h、2 7v 0.33-八

24、“.流速 u-=O.O4b7 ni.s3600 3600 X f XU.05：4 4记%讲w数以&D d二uo 0.05十X0.0467X一999.7=1.n向Q-层r流摩掾系数 X=*y 1?0.0 3 5 8H X Hl H-I.I u；_ AO-OV 100 v(0.0467)：.摩擦损失 L A Z 2=a 03；8X1而入-=0.0781 J kg(2)体积流 .=991)1.h=0.99 m h因流坦是原来的3倍,故流速“=0,0467X3=0.146、雷 诺 数 电=1787X3=5 3 6()泄流对于光滑管,摩擦系数A用Blasius方程式计算,0.3164 0.3164也可以

25、从摩擦系数1与同诺数&的关联图上光滑管曲线上用得.A=0.（37.摩擦损失九5吗=O.O37X黑/匕 上=0,725.|kR1-2 9 试求下列换热器的管间隙空间的当量直羽：（I）一习题129附 图（a）所示,套管式换热器外管为w 9m m X 9m m,内 管 为/MmmX 4mm；如 习 题I 29附 图（1 ）所示，则管式换热器外壳内彳为讪0m m.列管为/Jm m X2m m的臂了 171根.习题1-29用 图解 套管式换热器.内管外抬4=0.IM m.外管内径4=式201m当量宜径 4=4 4=0.201 0.114=0.087m（2）列管式换热器.外壳内径式=0.5 m.换热管外径

26、4=0.025m,根数=174根当址直径d=4XK(d：+4)(0.5)。74X(OO23)。0.5-174X0.()25-0.0291m1-3 0 常压下351的空气,以12m s的流速流经120m长的水平管管路截面为长方形.高300mm,宽2Q0nmi,试求空气流动的摩擦损失.设j=0.W X)5.解 空气，=3 5 1.,=1.147kB m.Z/=18.85X10 Pa s.流速 =12m s“管路截面的高”=0.3 m,览6=0.2m.当量直径,_ 22 _ 2XD.3X0.2_ _ 0.3+0.2=O.24m15击诺数 R 誓若 喜 当1.7,-x 1 0-湍流j=O.0OO5,1

27、5A=O.()192./=120m摩擦机失 Mr j亨一0.0I92X号X?=691J kg1-3 1 把内径为20m%长度为2m的物料管弯成倒1：形.作为虹吸管使用.如习题131附图所示，当管内充满液体,端林人祓尚中 另端就会使相中的液体自动流出.液体密度为1000kg m.拈度为I m P a f,为保持稳定流动.使俯内液而恒 定.要想使输液员为1.7m h.如吸管出口端购槽内液而的距离/，需要多少米?解 已知 d=0.02ni/=2m p 1 1 1 kg nf.n ImPa s.休枳流筵依,=L 7m h.:d；-rx(0.02)4 4从液相的液面至虹吸管出口截面之间列的努利方程式，以

28、虹吸管出口裁而为基准面“(小嗨nduo 0.02X1.504X1000.n l Vl,u 四 出&r=-ITF-=3-0i xi,)湍流光附管 =0.0235.管人口突然缩小.管径4=0.106m液体密度p=763。m,.钻度=1.7 XI(T P；L、16Of t取二女二 以F 7 7 X 1翻i“d=().()0 2,例:U=Q.()26 7眯 仁3 0,刚二190 m.断I：/，部郴用人口0.5,依位佛山口11,90弯头0.7 5偎 邛，=霜需+,解温+5忏-卜忐=23,9 mI U l)X M ol v I vU I J LA JI ul【卜3 3】如习题卜3 3附 国)所示,用离心泵

29、从河边的吸水轴将2底的河水送至椭,水塔进水口到河水悯触函百度为风加。管路为J llmmX lmm的荆管.管长18 0 0 m.包括全部管路长期管件的当世长队若泵解/为3加h，试求水从泵麴的外加机雕为纱？耀的相对磁度卜。.0叱a解水在 20 1 时？:998.?kgm/=1.0 0 4 X 10 3Pa-sd=0.10 6 m,/+=18 0 0 tnf媪%,=3 0 4 h叱 3 6 0 0 3 0/3 6 0 0 求 速 =-=-=0.94 4 8 m s兴；1 X (0.10 6)；4 4习题卜33附 附0.10 6 X 0.91S 8 X 998.21.0 0 4 X 10 :|-9.9

30、6 X 11)件 用 A=0.0 25 2NME摩 悌 阳 力L损4 n失小 v1/,i i-,A/+/人 、，18 0 0 ”(0.94 4 8尸 ln.,J=0.0 2J2 X X-=18 9,/。以河水确为栅帕从河水水面至水珞处的水削口之间列的珈方俄W=Z：K+：+%I 4=3 4.5 m=3 4,5 X 9.8 1+(0.94 4 8)2+18 9.5=5 28 J kR习题IT I附 图1-3 4 如习题13 4附图所示，在水塔的输水管设计过程中.若输水管长度由最初方案缩短25%,水塔席度不变，试求水的沈量将如何变化?变化了百分之几?水在管中的流动在阻力平方区.且输水管较长,可以忽略

31、局部.愫擦阻力损失及动压头.解 在水塔高度H不变的条件下输水管长度缩知.输水皆中的水流量应增大一从水塔水面至输水管出口之间列伯明利方程,求得H H,A y X y-d K因水塔百度H不变，故管路的压头损失不变.管长缩短后的长度/与原来长度I的 关 系 为/=（）.7”在流体阻力平方区，降爆系数忸定不变.存H一 H故流速的比值为流量的比值为,0.7 5/u)!_,I u:卜7 s=1旖-=1.1 55 流就增加1 5.5%Qv管路计算 1-3 5用 期8m m X 9 m m的钢管输送流量为6 0（顺 欧h的原油.管长为1 0 0 k m,油管最大承受压力为1 5.7 MPa已知50 1时油的密

32、度为890 k g !U,钻度为1 81 m Pa-s假设输油管水平铺设.其局部卑擦阻力损失忽略不计，试问为完成输油任务中 途需设置几个加压站？解 J =0.1 5nu/=1 0 0 k nu QW=6 0 0 0 0 k g hp=890 k g ,/z=l81 inPa s%，0.01873-w =-=-=1.0b m s-7X(0.15):4 4Ddun 0.15X1.06X890 r_,v.&=.=181”-层 流“Re 782因为是等立径的水平管路.其流体的压力降为Z=ph、=小=89)X().0818X J-：X =2.73X 1(*,l,a=27.3 MPa油管最大承受压力为15

33、.7MP.1加 压 站 数 =泻=1.74需设置2 级加压,每级管长为50km,每 级 的助=27.3/2=13.65MPa.低于油管最大承受压力.1-3 6 如习题1 36附图所小，温度为201的水.从水塔用jjlOSmmX lnnn钢管.输送到车间的低位格中.低位格与水塔的液而差为12m.管路长度为150m(包括管件的当量长度兀试求管路的输水量为多少ni，h钢管的相对粗糙度e d 0,002.解 水，尸 201.p=99&2kg m.产 1.(X)4 X10 Ta.5由一努利方程.得管路的摩擦阻力损失为SAl=Hx=12X9.81=118J kg管内水的水速”未知,摩擦系内由不能求出.本题

34、属于已知/=巧)叭4=0.1%,(998.2 )5 T i一求得管内径为d 0.0 2 0 5 m1-3 8如习题1-3 8附图所示，水槽中的水由管C与D放出,两根管的出水口位T同一水平.阀门全开。各段管内径及管长(包括管件的当量长度)分别为ABBCBDd5 O m m2 5 m m2 5 m ml+L2 0 m7 m1 I m试求阀门全开时.管C与管D的流量之比值.摩擦系数均取0.0 3。解从水槽的水面至出水口之间列伯努利方利，以出水口的水平面为基准面 得 =;+4、1|+“必=”+M+呻(a)2 g 2 gB C管的压头损失 EH附=人 与 4(b)4 T 2 gB D管的压头损失(OBO

35、 2 g将式(b)与式(c)代人式(a),得(/+/r)附-2 I I A(/+/()H h-l 21.2 3一、d1+().0 3 X-c _BF)().0 2 5 _Wf)I,1，/A&N71+0.0 3 X-20.0 2。20W dw=dn-故流量之比23即1-39有一并联管路,输送201的水。若总管中水的潦量为9000m3/h,两根并联管的管径与管长分别为4=500mm,Z,=1400m；J,=700mm,/2=800mo试用两根并联管中的流量各为若干？管壁绝对粗糙度为（）.03mm。解用试弟法求解 设各支管的流体流动处T完全湍流粗糙管的阻力平川心两根支管的相对粗糙度分别为产端“%/端

36、=。.。您从教材的图 1-28 0 A i=0.0177,A2=0.0162总流吊:心=9000mh支管1的流埼9000X0,0355=6588m：/h 1.83 m zs0.()355+0.013支管2的流量9OOOXO.O130.0355+0.013=2412m1 zh=0.67 m“s下面核算人值Rk虫.L.E如 JLji I1 叫4水在 201 川,p=998,2kg/m =l.004X10 a sR ZX 4I.X(9)0948X.2 10(y7f/v_.9 M6Xy1u0Y(ylv故 Rei=1.266X 10 xL=4.63X10U V&?=L 266X 10 X詈=1.21X1

37、0山Re=4.63X10与9=0.0006.从图上查得尢=0.0177,与原假设相此山R，=L21X10与?=0.000429,从图上杳得L=0.0164,与原假设的儿=0.0162近.故以上计算结果正确。流量的测定1-4 0 在管径0325mmX8mm的管路中心处安装皮托测速管.测彷管胳巾流过的空21阑量。空气温度为2 1 C,压力为I.47XIO Pa(绝对压力),用斜管压差计测量,指示液水.读数为200mm.倾斜向度为20度。试i|算空气的质量流量，解 空气温度7=273+21 294K.绝对压力。147kPa,空气的密度为_pM_ 147X29P 行 8.314X294I.74 kg/

38、m5R=R，sina=200sin20=68.4mni=0.0684 m水的密度p lOOOkg/m1您 即 一/2X9.81 X0.0684 X 1000_V p r L74空气的黏度=1.815X10 Pasdk*p 0.3O9X27.8XI.74u-1.815X10 58.24 XI 0s查得旦=0.86=0.86X27.8=23.9m/snv肩空气质量流量 q-dup yX(O.3O9)-X23.9XI.74=3.12 kg/s1-41 201的水在以08mmX4mm的管路巾输送，管路上安装向接取压的孔板流吊计测量流量,孔板的孔径为50mm.U形管压差计指示液为汞，读数R=200mm试

39、求水在管路中的质显流埼。解 水在 201 时 p=998.2kg/mL r=1.004X 10 3Pa s孔板孔径 4=0.0 5 m,管径D=0.Im 怡）=（揩）=-2 5从如 心、/美系曲线上杳得，在，=0.2 5 的水平段的a 值.a=0.622U 形管差压计的读数R=0.2 m.汞密度 =13600kg/m;孔板前后的压力差AP=R（P，p）g水的质量流量/2pR（p：,-p）g=0.622X 4 X（0.05）2 X,/2X 998.2X0.2X（13600-9 9 8.2）X9.8148 58 kg/s流速 u=-=-=-=I.095 m/s屋 p 3 X（0.1）2X998.2

40、4 1 4Re=duoQ.1X1.095X998.21.004X10=1.089X101山-=0.2 3 与 R?=l.089X 10 从 *Re、/美系曲线匕查得，a=O.622 与前面查得a 值相同.计算正确。22第二章流体输送机械2 1 某离心泵用15c的水进行性能实验水的体积流量为540n?/h.泵出口压力表读数为350kPa泵人口真空表读数为30kPa,若压力表与真.空表测压截面间的垂直距肉为350mm.吸入管与压出管内径分别为350mm及310mm.试求泵的扬程。解 水在 15 时 p=995.7kg/m3,流埼%=540m3/h压力表pv=350kPa,我空表”、=-30kPa（

41、表压）压力表与真空表测压点垂百距离/，=0.35m管径管=0.35m,d?=0.31m流速1QV/3600 540/3600,r,-=-=1.56 nr s9(0.35)24 4U z=u,(j=1.36 X0.350.31=I.99 m/s扬程pg 4350X 103-(30X10 (1.9 9)1 1.56)2八十 995.7X9.81 2X9781=0.35+38.9+0.078=39.3 m 水柱2-2 原来川r输送水的离心泵现改为输送密度为M00kg/m。的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管跻状况不变,泵前后两个开口容器的液面间的高度不变,试说明：（I）泵的压头（扬程）有无变化;若

42、在泵出口装一压力表,其读数有无变化；泵的轴动率有无变化。解（1）液体密度增大离心泵的压头（扬程）不变.（见教材）液体密度增大.则出口压力表读数将增大。（3）淞体密度p增大,则轴功率P 耳 籽 增大。2-3 某台离心泵在转速为1450r/min时,水的流量为18m，/h,扬程为20m（ILO）.试求：泵的有效功率,水的密度为1000k屋m；（2）若将泵的转速调节到1250rmin时，泵的流量与扬程籽变为多少？解（1）已知 1V=18m，h,=20m 水柱 p=1000k*有效功率 Pt=f/v n =rX1000X9.81X20=981 W 0 U v23 转 速n 1 4 5 0 r/m i

43、n时 流 量,他1 8 m扬/=2 0 m H 2()柱箝速 n2=1 2 5 0 r/m i n流量 qv：=g；=1 8 X黑=1 5.5 m h物 程 几=i =2 0 X(震 j =M.9 m H：()柱 n I 1 4 5 0 /2 4 在一化工生产车间.要求用离心泵将冷却水山贮水池经换热器送到另一敞口高位槽，如习题2-4附图所示。巳知高位槽液槽比贮水池液面商出10 m.管内径为7 5 m m.管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为4 O O m.流体流动处于阻力平方区.摩擦系数为0.0 3。流体流经换热器的局部阻力系数为r=32.离心泵在转速 29O O r/m i n时的H-q

44、v特性曲线数据.如下表所示/v m3 s-100.0016 0020.0030.004H/m2625.524.5232 1%,s 10.0050.0060.0070.008H m18.515,5128.5试求:（I）管路特性方程;（2）工作点的流量与扬程；（3）若采用改变转速的方法,使第（2）向求得的I：作点流量调节到3.5 X1（），”试求应调节到多少转速（参看例2-3）.解 2%d=O.O 7 5 m./+A=4 O O m=O.O 3.C=32（1）管路特性方程H=H A k q lII=Z+*=10+0=10 m I L O明k=-L 什 十 四k 描K d dl-I，“0%。.0 7

45、 5)(0.0 7 5)5 J II l()+5.0 2Xl0 /i.工作勒断屿扬程管髓性崛的与H计算值娜心0 O M I 0.0 0 2 0,0 0 3 0.0 0 4 0.0 0 5 0.W6 1).0 0 7 0,()0 8H im 1 0 1 0.5 1 2 1 4.5 1 8 2 2.6 2 8 3 4.6 4 2.1工作点流录心=O,O O 4 5 n?/s,扬程儿=B 8m I L O(3)相工作点流员从加=0.0 0 4 5 m%得节到佝=0.0 0 35 m%.泵 的 转 邃 应 由29O O r/m i n渊节副多娓速?24籽仙.=0.0 0 35 m%代入甯相性方程,求得

46、H(=10+5.0 2X105X(0.0 0 352)=l6,1 m HtO等效率方程H=Kq；系 般 K=-=7 Fv=L 3 1 x lflf/r(0.0 0 35)解效恸积 n=i.3i x i o /i-等效勒程蚓算做吓犷 r 0H/m 00.0 0 1 0.0 0 21.3 1 5.2 40.0 0 3 0.0 0 4 U,0 0 4 51 1.8 1 1 2 6.5从片290 0 r/m i n的知他峨与等效率峨帔点D,得 到9t ll=0.0 0 4 m1 产21 m I I OJlSif 2-1 附图习题2T附 图流量为仅=0.0035m4时的转速为 =(,生=2900 X 叱

47、=2540 r/min9n,0,004空 X100=吗 二 了 X100=12.4%即 2900转速变化小于20%.效率基本不变。离心泵的并联及串联2 5 若习题2-4第2向改为两台泵并联操作.管路特性曲线不变,试求泵工作点的流量与扬程:25解 习您2-5附图中点人为工作点流量、“，=（9 899 s,2 32.X398）X 1 03 29 +,L b2 m输送2 01水时,泵的安装高度儿41.6 2 m 8 0C的水,C和舞气压人=47.3 8 kP a,密度p 9 7 1.8 kg/m3最大允许安装高度为r rH 俐片一久“-Vn (9 89-7417.388)XX9 1,083 102

48、T,=-40心9 m输送8 0。水时,泵的安装高度-0.6 9 m(2-8)用离心泵输送8 0。热水,今提出如下两种方案(见习题2-8附图)。着两方案的管路长发(包拈局部阻力的当量长度)相同,离心泵的汽蚀余量M=2 m,试问这两种流程方案是否能完成输送任务?为什么?环境大气压力为U)L 3 3 kP a.777777777777777777777777/何习题2-8附图解水在8 01时饱和蒸气压入”1 7.3 8 k%,密爱p 9 7 1.8 kg/m。.汽蚀余量X=2 m,大气压力/,=1 01.3 3 kP a最大允许安装高度为的一 *一.凶.一V刀n小_(1 01,9373-.48 7：

49、.93,88 1)-X 1 03 92-Vn 1 6.6 一Vn第方案的安装商度=7 m,大于用侬，不能完成输送任务.第（I）方案的安装高度用=-lm若一 1 43.6 6 丹”则，W 4.6 6 m水柱时可以用.离心泵的选川 2-9 用离心泵从江巾取水送入贮水池内.池中水面高出江面2 0m,管路长度（包括部阻力的当量长成）为45mli水温为20 3管壁相M粗糙度亨=0.001。要求输水量为a2 5m7 h.（1）试选择适当管径；（2）试选择一台离心泵。解 2 0t 水的 p=9 9 8.2 kg/m3,=1.004X 1 0;,P a s/+/,=45m,与=0.001a最 大 流 易%=2

50、 3 mJ/h（1）管径d从教材表1-3 巾选管路巾水的流速“=2.5m，sk,3 6()01 2 5/3 6 00孑 X 2.5=0.059 5 m =59.5 m m选公称克径6 5 m m 的低压流体输送用焊接钢管管径为 5.5mmX 3.7 3 m m,内径=7 5.5 3.7 5X 2 =6 8 mm且笆2 沽 仇,36 0 0 25/36 0 0 .n.,最后计算流速 u=-=-=1.9 1 m s9X（0.0 6 8）：4 4此流速在表1-4中的1.5 3.O m/s 范围内（2）选离心泵(2)选离心泵扬程=4 Z+纯+”,pg“=0,AM2=0.AZ=20 moduo 0.06